一种圆筒型光合细菌产氢反应器制造技术

一种圆筒型光合细菌产氢反应器，包括有机玻璃反应器主体，有机玻璃反应器主体上连接有氢气排出通路和用于使该反应器内的气体自下而上循环流动的循环鼓气环路；其中有机玻璃反应器主体内设有石英圆筒玻璃管，石英圆筒玻璃管的顶端和底端分别密封并固定在有机玻璃反应器主体的中部和底部；有机玻璃反应器主体的顶部设有法兰板，顶部开口、底部封闭的石英玻璃光源管穿过法兰板和石英圆筒玻璃管上密封盖后伸入石英圆筒玻璃管内，且石英玻璃光源管的上端固定在法兰板上；反应器上部空间与进料口相连通，石英圆筒玻璃管下密封盖上开设有出料口。该反应器具有较长寿命且易于清洗，可以充分混合搅拌反应液，利于产氢反应进行，且不会损坏菌体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微生物技术及反应器装置领域，具体涉及一种圆筒型光合细菌产氢反应器。
技术介绍
随着人类工业文明的进步，人们对于能源的需求越来越大，传统的化石能源储量有限，且容易造成很多的环境问题，迫使人们寻找新的可再生的替代能源。氢气以其清洁高效的特点，被认为是最有前景的替代能源。而生物制氢，尤其是光合微生物制氢，可以利用光能，包括太阳能来制氢，是一种十分有发展潜力的制氢方式。现阶段，有关光合细菌制氢反应器的研究很多，但从总体来看还处于实验室研究阶段。国内外对反应器的研究主要集中在利用现有反应器条件(试管、反应瓶等)进行光合细菌的产氢验证、小型光合产氢模拟试验、特殊结反应器的设计及环境外界条件对产氢的影响等方面。目前已有的开发的光合细菌制氢反应器，大多采用有机玻璃或者塑料等透光材料作为受光面，长时间使用表面容易变模糊，且不易长时间多次清洗，影响透光，如张川，张全国等设计的基于导光载体的生物膜光生物制氢滴滤反应器；大多反应器内的反应液处于静止状态或缓慢稳定的流动状态，长时间反应细菌和反应底物容易沉积，而采用循环流动装置的反应器，在循环泵等的机械作用下容易造成菌体流失或者菌体死亡，不利反应进行，如张全国，杨群发，张军合等设计的太阳能光合生物制氢装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种圆筒型光合细菌产氢反应器，该反应器的受光面具有较长寿命，可以充分混合搅拌反应液，且不会损坏菌体。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种圆筒型光合细菌产氢反应器，包括有机玻璃反应器主体，有机玻璃反应器主体上连接有用于向外排出氢气的氢气排出通路和用于使有机玻璃反应器主体内的气体自下而上循环流动的循环鼓气环路；其中有机玻璃反应器主体包括有机玻璃反应器主体外壁，有机玻璃反应器主体外壁内设有石英圆筒玻璃管，石英圆筒玻璃管的顶端通过石英圆筒玻璃管上密封盖密封并固定在有机玻璃反应器主体外壁的中部，石英圆筒玻璃管的底端通过石英圆筒玻璃管下密封盖密封并固定在有机玻璃反应器主体外壁的底部；有机玻璃反应器主体外壁的顶部设有法兰板，顶部开口、底部封闭的石英玻璃光源管依次穿过法兰板和石英圆筒玻璃管上密封盖后伸入石英圆筒玻璃管内，且石英玻璃光源管的上端固定在法兰板上；有机玻璃反应器主体外壁、石英玻璃光源管、法兰板和石英圆筒玻璃管上密封盖围成的区域为反应器上部空间；石英圆筒玻璃管、石英玻璃光源管、石英圆筒玻璃管上密封盖和石英圆筒玻璃管下密封盖围成的区域为反应器下部空间；石英圆筒玻璃管上密封盖上开设有若干用于将反应器上部空间和反应器下部空间相连通的连通孔，且反应器上部空间与进料口相连通，石英圆筒玻璃管下密封盖上开设有出料口。所述的有机玻璃反应器主体外壁、石英圆筒玻璃管、石英圆筒玻璃管上密封盖和石英圆筒玻璃管下密封盖围成的区域为恒温水空间，并且在有机玻璃反应器主体外壁的下部开设有恒温水进口，有机玻璃反应器主体外壁的中部开设有恒温水出口。所述的石英圆筒玻璃管上密封盖与有机玻璃反应器主体外壁的结合处设有第一O型圈，通过石英圆筒玻璃管上密封盖挤压第一O型圈将石英圆筒玻璃管的顶端密封并固定在有机玻璃反应器主体外壁上。所述的石英圆筒玻璃管下密封盖与有机玻璃反应器主体外壁的结合处设有第二O型圈，通过石英圆筒玻璃管下密封盖挤压第二O型圈将石英圆筒玻璃管的底端密封并固定在有机玻璃反应器主体外壁上。所述的法兰板上设有用于密封并固定石英玻璃光源管的石英玻璃光源管密封盖，石英玻璃光源管密封盖与法兰板的结合处设有第三O型圈，通过石英玻璃光源管密封盖挤压第三O型圈将石英玻璃光源管的上端固定在法兰板上。所述的石英圆筒玻璃管上密封盖与有机玻璃反应器主体外壁之间、石英圆筒玻璃管下密封盖与有机玻璃反应器主体外壁之间，以及石英玻璃光源管密封盖与法兰板之间均为螺纹连接。所述的石英圆筒玻璃管下密封盖上开设有喷气沙头外接口，喷气沙头外接口与喷气沙头相连通，喷气沙头位于反应器下部空间的底部。所述的法兰板上开设有测试电极接口和两个气体出口。所述的法兰板上的一个气体出口通过气管与真空泵的进气口相连，真空泵的出气口通过气管与喷气沙头外接口相连，构成循环鼓气环路。所述的法兰板上的另一个气体出口通过气管与单向阀相连，构成氢气排出通路。相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的圆筒型光合细菌产氢反应器，在总结了众多产氢反应器的特点后，采用光源内置的方式，即在工作时将光源放入石英玻璃光源管中对反应器内的反应液进行照射，使光合细菌进行产氢反应，本专利技术中的主要受光面采用石英玻璃材料，较之于普通玻璃材料或者有机玻璃，石英玻璃具有更好的透光性，有利于光能的有效利用；较之于常见的用于反应器且用作受光面的有机玻璃材料，其不易老化，能延长反应器的使用寿命和使用质量。本专利技术中反应器上部空间和反应器下部空间通过若干连通孔连通，使得反应器下部空间内产生的气体可以到达反应器上部空间，并从氢气排出通路排出，同时反应器上部空间和反应器下部空间内的反应液还可以进行物质交换，有利于产氢反应的进行。另外采用循环鼓气环路可以使得反应器内的空气从下而上循环鼓动，可以充分混合搅拌反应液，有利于光合细菌在反应液中的悬浮，同时不会因为机械挤压的原因对菌体造成损害，有利于产氢反应的充分进行。进一步的，本专利技术提供的圆筒型光合细菌产氢反应器内设有恒温水空间，通过恒温水进口和恒温水出口连接外部的恒温水设备，对恒温水空间循环注入恒温水，能够对反应器下部空间内的反应液进行加热，维持产氢反应所需的温度，而且可以根据光合细菌菌种、反应液底物等产氢反应的具体情况调节恒温水的水温，以利于产氢反应的进行。进一步的，本专利技术提供的圆筒型光合细菌产氢反应器，采用带有螺纹的密封盖挤压O型圈的方式将石英圆筒玻璃管固定和密封在有机玻璃反应器主体内部，以及采用带有螺纹的密封盖挤压O型圈的方式将石英玻璃光源管固定和密封在法兰板上，可方便地拆卸和各部件进行清洗，同时能实现很好的密封效果。进一步的，本专利技术在氢气排出通路上设置单向阀，反应器内的气体只能从单向阀排出，外界的气体不能经单向阀进入反应器中，这样在循环鼓气环路运行时，真空泵自身不会带入外部气体，只能抽走反应器内部的气体，反应器外部的气体被单向阀阻隔在外，因此从喷气沙头进入的气体就是反应器内本身的气体，这样能够避免因为引入外部的空气而影响产氢反应。附图说明图1为本专利技术提供的圆筒型光合细菌产氢反应器的简要示意图；图2为本专利技术提供的圆筒型光合细菌产氢反应器主体的结构示意图；图3为本专利技术提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种圆筒型光合细菌产氢反应器，其特征在于：包括有机玻璃反应器主体(1)，有机玻璃反应器主体(1)上连接有用于向外排出氢气的氢气排出通路和用于使有机玻璃反应器主体(1)内的气体自下而上循环流动的循环鼓气环路；其中有机玻璃反应器主体(1)包括有机玻璃反应器主体外壁(9)，有机玻璃反应器主体外壁(9)内设有石英圆筒玻璃管(15)，石英圆筒玻璃管(15)的顶端通过石英圆筒玻璃管上密封盖(7)密封并固定在有机玻璃反应器主体外壁(9)的中部，石英圆筒玻璃管(15)的底端通过石英圆筒玻璃管下密封盖(10)密封并固定在有机玻璃反应器主体外壁(9)的底部；有机玻璃反应器主体外壁(9)的顶部设有法兰板(12)，顶部开口、底部封闭的石英玻璃光源管(2)依次穿过法兰板(12)和石英圆筒玻璃管上密封盖(7)后伸入石英圆筒玻璃管(15)内，且石英玻璃光源管(2)的上端固定在法兰板(12)上；有机玻璃反应器主体外壁(9)、石英玻璃光源管(2)、法兰板(12)和石英圆筒玻璃管上密封盖(7)围成的区域为反应器上部空间(14)；石英圆筒玻璃管(15)、石英玻璃光源管(2)、石英圆筒玻璃管上密封盖(7)和石英圆筒玻璃管下密封盖(10)围成的区域为反应器下部空间(16)；石英圆筒玻璃管上密封盖(7)上开设有若干用于将反应器上部空间(14)和反应器下部空间(16)相连通的连通孔(7‑2)，且反应器上部空间(14)与进料口(13)相连通，石英圆筒玻璃管下密封盖(10)上开设有出料口(18)。...

【技术特征摘要】
1.一种圆筒型光合细菌产氢反应器，其特征在于：包括有机玻璃反应器主体(1)，有机
玻璃反应器主体(1)上连接有用于向外排出氢气的氢气排出通路和用于使有机玻璃反应器主
体(1)内的气体自下而上循环流动的循环鼓气环路；其中有机玻璃反应器主体(1)包括有机
玻璃反应器主体外壁(9)，有机玻璃反应器主体外壁(9)内设有石英圆筒玻璃管(15)，石英
圆筒玻璃管(15)的顶端通过石英圆筒玻璃管上密封盖(7)密封并固定在有机玻璃反应器主
体外壁(9)的中部，石英圆筒玻璃管(15)的底端通过石英圆筒玻璃管下密封盖(10)密封
并固定在有机玻璃反应器主体外壁(9)的底部；有机玻璃反应器主体外壁(9)的顶部设有法
兰板(12)，顶部开口、底部封闭的石英玻璃光源管(2)依次穿过法兰板(12)和石英圆筒玻
璃管上密封盖(7)后伸入石英圆筒玻璃管(15)内，且石英玻璃光源管(2)的上端固定在法
兰板(12)上；有机玻璃反应器主体外壁(9)、石英玻璃光源管(2)、法兰板(12)和石英圆
筒玻璃管上密封盖(7)围成的区域为反应器上部空间(14)；石英圆筒玻璃管(15)、石英玻
璃光源管(2)、石英圆筒玻璃管上密封盖(7)和石英圆筒玻璃管下密封盖(10)围成的区域
为反应器下部空间(16)；石英圆筒玻璃管上密封盖(7)上开设有若干用于将反应器上部空间
(14)和反应器下部空间(16)相连通的连通孔(7-2)，且反应器上部空间(14)与进料口(13)
相连通，石英圆筒玻璃管下密封盖(10)上开设有出料口(18)。
2.根据权利要求1所述的圆筒型光合细菌产氢反应器，其特征在于：所述的有机玻璃反
应器主体外壁(9)、石英圆筒玻璃管(15)、石英圆筒玻璃管上密封盖(7)和石英圆筒玻璃管
下密封盖(10)围成的区域为恒温水空间，并且在有机玻璃反应器主体外壁(9)的下部开设
有恒温水进口(17)，有机玻璃反应器主体外壁(9)的中部开设有恒温水出口(8)。
3.根据权利要求1所述的圆筒型光合细菌产氢反应器，其特征在于：所述的石英圆筒玻
璃管上密封盖(7)与有机玻璃反应器主体外壁(9)的结合处设有第一O型圈(7-3)，通过石

\t英圆筒...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭烈锦，李晴，杨鸿辉，张西民，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61